2,3-二甲基吡啶的精馏研究

黄齐华，张财华，张令伟，吴 超

（安徽国星生物化学有限公司，安徽省杂环化学重点实验室，安徽马鞍山243100）

2,3-二甲基吡啶是一种常温下无色至微黄色液体，其熔点-15℃,沸点162℃，可用于合成医药、表面活性剂、反应溶剂等具有高附加值的烷基吡啶。目前我公司主要通过醛-氨法合成吡啶及2,3-二甲基吡啶化合物，主要制备路线如下：

当前醛-氨法是生产吡啶及2,3-二甲基吡啶最普及的一种工艺。该方法是在高温条件下，由甲醛、乙醛与液氨在催化剂表面发生取代反应生成亚胺，再由亚胺分子之间反应生成吡啶及2,3-二甲基吡啶[1]。由于当前2,3-二甲基吡啶分离技术较为复杂，严重制约着以吡啶碱为原料的生物医药中间体的发展。

本文利用甲醛、乙醛、液氨为原料，通过优化填料塔的填料高度、填料类型、塔顶回流比等因素，探究2,3-二甲基吡啶精馏的最佳条件。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

甲醛（自制，规格37%），乙醛（自制，纯度52%），液氨（安徽曙光化工集团，纯度＞98%）；检测试剂均为国药分析纯等级；反应器为流化床反应器（企业与学校共同制造）。

1.2 检测方法

气相色谱：岛津2014C；色谱柱：10%SE-30 非极性填充柱；柱长60 m[2]；程序升温：从80℃以15℃/min升至230℃后停留2 min；保留时间：2,3-二甲基吡啶约5.4 min，吡啶约2.4 min。

1.3 分离物料制备

将流化床反应器点炉升温至560℃，向反应器中通入850 kg/h 的37%甲醛溶液、1 700 kg/h 的52%乙醛溶液、150 kg/h 的98%液氨溶液，在催化剂表面发生多相反应，生产吡啶及2,3-二甲基吡啶，保温约2.0 h 至反应结束。

2 结果与讨论

2.1 填料高度对2,3-二甲基吡啶含量的影响

将反应产物进行减压真空精馏[3]，填料类型为鲍尔环，塔顶压力为6 kPa，回流比为1.5，精馏塔底温度180℃，塔顶温度120℃。考查不同高度填料塔柱对2,3-二甲基吡啶含量的影响，结果如表1 所示。

表1 填料高度对2,3-二甲基吡啶含量的影响

由表1 可看出：在填料高度为0.5～1.5 m 时，填料塔塔底采出的2,3-二甲基吡啶含量随填料高度不断增高而增大，当填料高度为1.5～2.0 m 时，2,3-二甲基吡啶含量增加不明显，因此综合填料塔的分离效果和经济成本，选用填料高度为1.5 m 时，填料塔的精馏综合效果最好。

2.2 填料类型对2,3-二甲基吡啶含量的影响

使用1.5 m 高度的填料柱进行减压真空精馏，真空度为6 kPa，回流比为1.5，精馏塔底温度为180℃，塔顶温度为120℃。考查填料类型对2,3-二甲基吡啶含量的影响，结果如表2 所示。

表2 填料类型对2,3-二甲基吡啶含量的影响

拉西环和鲍尔环是散装填料，BX500 和CY700 是规整填料。由表2 可以看出：散装填料的分离能力优于规整填料，使用鲍尔环类型填料，能使填料塔具有更好的精馏能力，产品含量达24.8%。

2.3 塔顶回流比对2,3-二甲基吡啶含量的影响

填料塔使用1.5 m 高度的填料柱，填料类型选用鲍尔环，真空度为6 kPa，精馏塔底温度为180℃，塔顶温度为120℃。考查塔顶回流比对2,3-二甲基吡啶含量的影响，结果如表3 所示。

表3 塔顶回流比对2,3-二甲基吡啶含量的影响

由表3 数据可知：塔顶回流比的增大能够有效提高2,3-二甲基吡啶含量，当回流比达到2.5 时，2,3-二甲基吡啶含量明显提高，但过大的回流比会导致填料塔负荷增大，经济效益下降。综合分析，取回流比为2.0。

2.4 进料温度对2,3-二甲基吡啶含量和分离时间的影响

设置填料塔的填料柱高度1.5 m，填料类型鲍尔环，塔顶回流比为2.0，真空度为6 kPa，塔顶温度为120℃，研究物料温度对2,3-二甲基吡啶含量和分离时间的影响，结果如表4 所示。

表4 进料温度对2,3-二甲基吡啶含量和分离时间的影响

由表4 可知：进料温度升高能够减少精馏时间，随着进料温度的进一步升高，2,3-二甲基吡啶含量变化缓慢。在综合考虑产品含量和精馏时间等因素下，确定物料的温度为60℃。

3 结论

通过对填料塔不同条件的筛选，得到了分离2,3-二甲基吡啶的最优条件：使用1.5 m 高度的填料柱，鲍尔环为填料，回流比为2.0，进料温度60℃，真空度为6 kPa，塔底温度为180℃，塔顶温度为120℃，精馏得到的产物纯度达28.6%。